用于借助工艺蒸汽耦合输出预加热蒸汽发电厂中的补充水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在蒸汽发电厂中将补充水输送到水-蒸汽循环中和预加热所述补充水的系统。此外，本发明涉及一种用于在蒸汽发电厂中在水-蒸汽循环中将补充水脱气的方法。
【背景技术】
[0002]在将工艺蒸汽/热量耦合输出到蒸汽发电厂中时，由于工艺蒸汽/冷凝物的泄露和损耗必须借助于持续地输送补充水来再填充水-蒸汽循环。补充水通常是净化的，然而是未脱气的。例如，补充水包含溶解的杂质气体，必须将所述杂质气体在蒸汽动力工艺的脱气机中再排出。为了提高工艺效率，必须将补充水在进入到脱气机之前预加热。
[0003]当前，将例如传统的脱气设备的补充水(也称作Make-Up-Water)直接馈送到脱气机中。这在技术上是简单的并且少耗费的，然而在能量上是最不利的变型形式。
[0004]此外，能够将补充水直接地馈送到涡轮机冷凝器或低压预热器中。然而，所述变型形式仅能够用于较少量的补充水。
[0005]在图2中示出用于将补充水输送到水-蒸汽循环中的另一个传统的系统。将出自传统的冷凝器201的冷凝物通过传统的冷凝栗202栗送到容器204中。附加地，在那里将补充水的质量流mz经由传统的输送管路203混入。随后，由其他的冷凝栗205将水混合物穿过水-蒸汽循环的传统的加热设备206、208栗送到传统的脱气设备209中。因为水混合物由于补充水部分而没有被脱气进而包含溶解的并且腐蚀性的介质(例如氧气)，所以全部容器、管路和配件，包括容器204直至传统的脱气设备必须由抗腐蚀的不锈钢构成。在传统的脱气设备209下游，将水输送给传统的蒸发器207。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，将用于蒸汽发电厂的水-蒸汽循环的补充水能量有效地并且成本有效地脱气。
[0007]所述目的借助根据独立权利要求的一种用于经由在蒸汽发电厂中的水-蒸汽循环的额外的冷凝物-补充水预热器输送补充水的系统和一种用于在蒸汽发电厂中的水-蒸汽循环的在下游接入的脱气机中将补充水脱气的方法来实现。
[0008]根据本发明的第一方面，描述一种在蒸汽发电厂中用于为水-蒸汽循环的预热器和/或蒸发器输送补充水的系统。所述系统具有用于将水蒸气冷凝成水的冷凝器、用于将水脱气的脱气设备、用于输送补充水的输送管路和换热器。
[0009]用于将水蒸气冷凝成水的冷凝器(为了更好的可区分性，在下文中称作为“冷凝器”)能够用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施的水蒸气供给。用于将水脱气的脱气设备与冷凝器耦联，使得冷凝物的第一部分能够输送给脱气设备。换热器与冷凝器耦联，使得冷凝物的第二部分能够输送给换热器，其中换热器与输送管路耦联，使得补充水能够输送给换热器。换热器构建成，使得借助于冷凝物的第二部分能够加热补充水。换热器与脱气设备耦联，使得已加热的补充水能够输送给脱气设备。
[0010]根据本发明的另一个方面，描述一种在蒸汽发电厂中为水-蒸汽循环的蒸发器的补充水脱气的方法。
[0011]蒸汽发电厂现今通常用于产生电能。蒸汽轮机运行所需要的水蒸气在蒸汽锅炉中由之前清洁的并且净化的水产生。通过在过热器中继续加热蒸汽，蒸汽的温度和比体积增大。蒸汽从蒸汽锅炉中经由管线流动到蒸汽轮机设施中，在那里所述蒸汽将其之前吸收的能量的一部分作为动能提供给涡轮机设施。在涡轮机上耦联有发电机，所述发电机将机械功率转换成电功率。之后，减压的且冷却的蒸汽流入到冷凝器中，在那里所述蒸汽通过热传输到周围环境(例如出自河流的新鲜水)中冷凝并且作为液态水在冷凝器的最深的部位处聚集。所述水称作为冷凝物。经由冷凝栗和预热器或加热设备将水例如暂存到供给水容器中并且随后经由其他的冷凝栗再次输送给蒸汽锅炉或蒸发器。
[0012]在将水暂存在供给水容器中并且相应地输送给蒸发器之前，将水输送给脱气设备，以便尽可能地去除有害的气体、例如腐蚀性的氧气或二氧化碳。
[0013]根据本发明的脱气设备能够借助于热学脱气方法或者借助于化学脱气方法工作。在热学脱气方法的情况下，将热能、例如出自涡轮机设施(的中压区域)的排出蒸汽的热能输送给脱气设备，使得将水在脱气设备中“煮沸”进而加热。由此，尽可能地去除有害的气体、例如氧气和二氧化碳。为了脱气利用物理状态，使得随着温度升高，气体在液体中的可溶解性下降。
[0014]根据本发明一方面将出自冷凝器的冷凝物和之前在换热器中已加热的补充水输送给脱气设备。补充水是必要的，因为在水-蒸汽循环中，水或者水蒸气由于泄露从水-蒸汽循环中逸出。这尤其涉及具有额外的热消耗器的设施，即具有工艺蒸汽耦合输出装置的设施。
[0015]根据本发明，提供换热器，所述换热器一方面得到冷凝物的第二部分。此外，经由输送管路将期望量的补充水添加给换热器。换热器构建成，借助于冷凝物的第二部分的热量将补充水加热到期望的温度。随后将已加热的补充水(尤其直接地)输送给脱气设备。
[0016]根据本发明的换热器尤其是冷凝物/补充水换热器。这表示，散发热量的流体(在此为水的或冷凝物的第二部分)不改变其聚集态并且保持是液态的，并且吸收热量的流体(在此为补充水)保持为是液态的并且不改变其聚集态。由此与进行冷凝的换热器相比得到换热器的非常紧凑的结构方式。
[0017]因为将补充水在单独的换热器中借助于出自冷凝器的冷凝物的第二部分的热量加热并且随后在已加热的状态下直接输送给脱气设备，根据本发明的系统在能量方面是非常有效的。
[0018]此外，将可能包含有害的气体的补充水首先在脱气设备中与冷凝物的第一部分混合。由此，可能的是，设备(例如加热设备和冷凝栗)以及能够在冷凝器和脱气设备之间存在的管线不必强制性地由耐腐蚀的不锈钢构成，因为这些设备和管线不与腐蚀性的补充水接触。因此，借助根据本发明的系统，除了极其能量有效的构成方式之外，还能够将更适当的材料用于在冷凝器和脱气设备之间的管线和设备。
[0019]冷凝物的第二部分能够至少比水的第一部分小一半。冷凝物的第二部分尤其在冷凝器下游并且至少在加热设备下游才从冷凝物的总体部分中分出，使得在将水的第二部分输送给换热器之前，已经借助于加热设备加热水的第二部分。
[0020]根据另一个示例性的实施方式，换热器与脱气设备耦联，使得冷凝物的第二部分在穿流换热器之后被输送给脱气设备。因此，例如将水的第二部分与补充水混合进而设定水的第二部分和补充水之间的平均温度。因此，同样加热补充水。由冷凝物的第二部分和补充水构成的混合物随后在脱气设备中与水的第一部分混合。
[0021]根据另一个示例性的实施方式，换热器也能够与冷凝器耦联，使得冷凝物的第二部分在穿流换热器之后能够再次输送给冷凝器。由此，冷凝物的第二部分能够再次与水在冷凝器中混合并且随后再次输送给水-蒸汽工艺。尤其，在本发明的另一个示例性的实施方式中，将冷凝物的第二部分在穿流换热器之后在冷凝器下游并且在加热设备上游馈入并且与出自冷凝器的水的总体部分混合。
[0022]根据另一个示例性的实施方式，系统具有用于加热水的加热设备。加热设备耦联到冷凝器上，使得冷凝物能够输送给加热设备。加热设备与脱气设备耦联，使得已加热的水或者是冷凝物的至少第一部分能够输送给脱气设备。
[0023]根据另一个示例性的实施方式，加热设备构建成，使得加热设备为了加热水而用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施、尤其出自涡轮机设施的低压区域的水蒸气供给。换言之，将排出蒸汽从涡轮机设施中提取，以便将排出蒸汽的热能用于加热在冷凝器下游的水。涡轮机设施的中压区域尤其是下述区域，所述区域靠近涡轮机设施的最后的涡轮机级，其中水蒸气还具有相对高的热能，然而具有较低的压力。
[0024]根据另一个示例性的实施方式，加热设备在冷凝器和换热器之间耦联，使得冷凝物的第二部分在加热设备中加热补充水之后能够被分出并且能够输送给换热器。
[0025]根据另一个示例性的实施方式，脱气设备构建成，使得脱气设备为了将水(这就是说冷凝物的第一部分和在换热器中已加热的补充水)脱气而用出自蒸汽发电厂的涡轮机设施、尤其出自涡轮机设施的低压区域和/或中压区域的水蒸气供给。
[0026]根据另一个示例性的实施方式，所述系统还具有冷凝栗，所述冷凝栗为了将水的压力提高而设置在冷凝器和脱气设备之间。
[0027]借助本发明，将补充水首先在脱气设备中与冷凝物混合。为了不必承受由于缺少预加热而造成的效率损失，在冷凝物/补充水换热器中通过冷凝物的在低压预热器(加热设备)中已经预加热的第二部分的子流(第二部分)加热补充水。冷凝物的用于加热的第二部分能够从任意多个在上游接入的低压预热器取出并且随后在一个或多个冷凝物/补充水换热器中用于预加热补充水。在最后的加热设备(低压预加热器)和脱气设备之间提取水(即预加热冷凝物)的第二部分在能量上是有意义的。在一个有利的实施方式中，水(冷凝物)的用于预加热的第二部分在冷凝物/补充水换热器中冷却之后再次导入涡轮机冷凝器。
[0028]通过例如出自蒸汽轮机设施的减压过程的低能量值的排出蒸汽预加热冷凝物质量流的为了预加热补充水而分出的第二部分。借助本发明，能够通过使用出自蒸汽轮机设施的减压过程的低能量值的低压排出/提取蒸汽实现更高的总效率。
[0029]此外，不用考虑所使用的、与未脱气的补充水接触的、由耐腐蚀的钢(例如，不锈钢)构成的低压预热器的构成方案。
[0030]此外，不用考虑例如将补充水与水/冷凝物在单独的冷凝罐中混合的必要性。在冷凝器下游的冷凝栗因此仅栗送水(冷凝物)的总体部分，所述总体部分已经脱气进而较少起腐蚀作